Jaké faktory ovlivní životnost lithiové baterie?

Životnost lithiové baterie je ukazatel, kterému je třeba věnovat pozornost při používání lithium-iontové baterie. Obecně platí, že životnost lithium-iontových baterií ovlivňují především dva faktory:

1) Servisní doba;
2) Počet cyklů.

Podle rychlosti rozpadu lithium-iontové baterie lze rychlost rozpadu baterie rozdělit na rychlost včasného lineárního rozpadu a pozdní rychlost nelineárního rozpadu. Typickým znakem procesu nelineárního poklesu je, že kapacita baterie se během krátké doby výrazně sníží, což se běžně označuje jako potápění kapacity, což je velmi nepříznivé pro použití baterie a použití schůdků.

Simon F. Schuster v experimentu použil baterii IHR20250A od E-One Moli Energy. Materiál katody je materiál NMC, materiál anody je grafit a jmenovitá kapacita je 1,95Ah. Byly analyzovány vlivy napěťového okna, rychlosti nabíjení, rychlosti vybíjení a teploty na nelineární útlum baterie. Konkrétní experimentální uspořádání je uvedeno v následující tabulce.

Hlavní výsledky jsou následující:

1. Vliv okna provozního napětí na růst negativních filmů SEI spočívá v tom, že díky širokému elektrochemickému oknu se zvyšuje rozpouštění prvků pozitivního přechodného kovu a rozpuštěné prvky přechodného kovu migrují na povrch negativní elektrody, což urychluje růst negativních elektrodových přechodových kovových filmů. Výsledky ukazují, že kinetické podmínky negativní elektrody urychlují rozpad lithia, takže precipitace lithia v negativní elektrodě předem vede k dřívějšímu nelineárnímu rozpadu.
2. Vliv poměru vybíjení náboje

Protože nelineární útlum lithium-iontové baterie je způsoben hlavně srážením kovového lithia na povrchu záporné elektrody, nabíjecí vybíjecí proud úzce souvisí s výskytem nelineárního útlumu lithium-iontové baterie. Nejvlivnějším faktorem je nabíjecí proud baterie. Baterie nabíjená rychlostí 1C vykazuje trend nelineárního útlumu téměř od začátku, ale pokud snížíme nabíjecí proud na 0,5C, pak je časovým uzlem baterie nelineární útlum, který bude značně zpožděn. Vliv vybíjecího proudu na nelineární útlum baterie lze téměř ignorovat. Je to především proto, že polarizace záporné elektrody se výrazně zvyšuje se zvýšením nabíjecího proudu, což vede k výraznému zvýšení rizika uvolnění lithia z negativní elektrody. Vysrážený porézní kovový kov podporuje rozklad elektrolytu a urychluje jej. Degradace dynamického výkonu záporné elektrody vede k časnému výskytu nelineárního rozpadu.

3. Vliv teploty

Teplota má velmi důležitý vliv na dynamické charakteristiky záporné elektrody, takže teplota má také významný vliv na dobu výskytu nelineárního útlumu těsta.
Baterie při cyklu 35 °C má nejpozději nelineární pokles. Pokud snížíme napěťové okno baterie na 3,17-4,11v, je rychlost vybíjení baterie při 35 °C a 50 °C v raném období relativně konzistentní, ale na konci své životnosti baterie při 35 °C C začíná vykazovat nelineární pokles. Je to způsobeno především zhoršením kinetických podmínek baterie při nízkých teplotách, což usnadňuje analýzu katody jako lithia, čímž se urychluje růst sei filmu, což vede k dalšímu zhoršování kinetických podmínek katody, což vede k nelineárnímu poklesu raných lithium-iontových baterií.